PENGUJIAN KINERJA MODIFIKASI PROTOKOL AODV DENGAN ETX METRIC

PENGUJIAN KINERJA MODIFIKASI PROTOKOL AODV DENGAN ETX METRIC

Agus Purnomo 1_{, Widyawan}2_{, Warsun Najib}3

Teknik Elektro ,Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 Indonesia

E-mail: 1_{Agus.mti.18b@mail.ugm.ac.id,} 2_{widyawan@ugm.ac.id,} 3_{warsun@te.ugm.ac.id}

ABSTRAK

Jaringan wireless ad hoc terdiri dari node yang bersifat independen. Antar node mampu berkomunikasi tanpa menggunakan jaringan infrastruktur. Setiap node bisa bertindak sebagai transmitter dan receiver dan juga sebagai router untuk menyediakan jalur komunikasi antar node yang tidak bisa berkomunikasi secara langsung. Pada jaringan wireless ad hoc yang komplek dan dinamis dibutuhkan sebuah protokol routing yang mampu mengelola rute dengan handal. Salah satu protokol adhoc adalah AODV. AODV adalah salah satu jenis protokol reaktif. AODV menggunakan perhitungan hop untuk menentukan rute yang paling bagus. Ada sisi keuntungannya yaitu end-to-end delay akan sangat kecil jika link berkwalitas bagus. AODV akan tetap memilih rute dengan jumlah hop yang sedikit walaupun kwalitas link buruk. Pada penelitian ini dilakukan pengoptimalan protokol AODV dengan memodifikasi metrik AODV dengan ETX (Expected Transmission Count). Protokol AODV yang telah dimodifikasi disebut protokol AODV-ETX. Dari hasil pengujian didapatkan performa AODV-ETX lebih bagus dibandingkan AODV, yaitu rata-rata throughput lebih besar 71,6%, rata-rata

end-to-end delay lebih kecil 2,2%, rata-rata overhead lebih kecil 60,03% dan rata-rata packet delivery ratio lebih besar

71,7%.

Kata Kunci: AODV,ETX,overhead, throughput, end-to-end delay, packet delivery ratio(PDR)

ABSTRACT

Ad hoc wireless networks consist of nodes that are independent. Between nodes able to communicate without the use of network infrastructure. Each node can act as a transmitter and receiver and also as a router to provide communication path between nodes that can not communicate directly. A dynamic and complex ad hoc wireless network require a routing protocol that is able to manage route reliably. One of the ad hoc protocol is AODV. AODV is a reactive type of protocol. AODV uses hop calculation to determine the best route. The benefit of AODV is that end-to-end delay would be very small if links in good quality. AODV will still choose a route with small number of hops eventhough the bad quality link. In this study conducted by AODV protocol optimization by modifying the AODV metric with ETX (Expected Transmission Count). The modified AODV protocol is called AODV protocol-ETX. From the test result obtained, the performance of AODV-ETX is better compare to AODV, which is throughput average is 71.6% greater, end-to-end delay average is 2.2% smaller, overhead average is 60.03 % smaller and packet delivery ratio average is 71.7% greater.

Keywords : AODV,ETX,overhead, throughput, end-to-end delay, packet delivery ratio(PDR)

1. PENDAHULUAN

Komunikasi wireless telah di demonstrasikan dengan sukses oleh Nikola Telsa pada tahun 1893. Walaupun teknik komunikasi wireless telah digunakan sejak saat itu, namun pada abad ke-20 komunikasi wireless misalnya ponsel baru berkembang. Dibandingkan dengan jaringan kabel konvensional keuntungan dari jaringan wireless diantarnya adalah pengurangan infrastruktur dan dukungan untuk komunikasi mobile.Didorong oleh keberhasilan dari revolusi selular, penelitian yang banyak digeluti di bidang komunikasi wireless mengarah pada komunikasi wireless yang tidak tergantung pada infrastruktur tetap. Jaringan ini disebut Mobile Ad hoc Network ( MANET) (Bulent Tavli, 2006).

MANET adalah jaringan wireless Ad hoc yang terdiri node yang bersifat independen yang bergerak secara dinamis membentuk model jaringan yang berubah secara dinamis. Setiap node bisa bertindak sebagai transmitter dan receiver dan juga sebagai

router untuk menyediakan jalur komunikasi antar node yang tidak bisa berkomunikasi secara

langsung(Hendrawan, 2010)(Roy, 2011).

Pada jaringan MANET, ketika salah satu node bergerak di luar jangkauan transmisi node yang lain maka link dapat putus. Untuk itu dibutuhkan suatu protokol routing yang efisien dan handal untuk menangani perubahan setiap rute. Selain itu protokol

routing yang efisien juga harus bisa mengatasi

karakteristik jaringan ad hoc yang memiliki

resources terbatas seperti keterbatasan enengi dan

Force (IETF) telah menstandarkan dua jenis

protokol routing pada jaringan ad hoc, yaitu protokol routing yang bersifat proaktif dan reaktif. Salah satu varian protokol routing yang bersifat reaktif adalah AODV (Adhoc On Demand Distance

Vector)(Hendrawan, 2010)(Roy, 2011).Pada

protokol AODV, rute baru akan dibentuk jika akan dibutuhkan. Metrik yang dipakai untuk menentukan rute yang terbagus adalah jumlah hop. Rute yang memiliki jumlah hop antara node sumber sampai ke

node tujuan yang paling sedikit adalah rute yang

terbaik. Ada sisi keunggulan yang didapat menggunakan matrik jumlah hop, salah satunya yaitu end-to-end delay yang kecil jika kwalitas link yang bagus. AODV akan tetap memilih rute dengan jumlah hop yang sedikit walaupun kwalitas link buruk, dan akhirnya akan membuat performa pengiriman data tidak optimal. Maka dari itu dibutuhkan terobosan untuk mengoptimalkan AODV agar menghasilakan rute yang menunjang performa pengiriman data dalam jaringan ad hoc.

2. AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV)

Protokol AODV lebih minim overhead

dibanding protokol proaktif yang meng-update rute di tabel routing di tiap nodenya secara berkala(Hendrawan, 2010). Dan juga memiliki efisiensi energi yang lebih baik dibandingkan dengan protokol proaktif dan reaktif (Bhabani Sankar Gouda, 213).AODV memiliki batas waktu

expired time dari entry-entry di tabel routing

nya(Hendrawan, 2010). AODV menggabungkan aspek keunggulan dari kedua algoritma, dimana menggunakan pola pemeliharaan rute dari DSR dan penggunaan hop per hop sequence number beserta

update-nya dari DSDV (Verma, 2010). AODV

menggunakan tabel routing dengan satu entry untuk setiap tujuan dan akan menjaga timer-based state pada setiap nodenya. AODV berjenis unipath

routing karena hanya dibuat satu jalur untuk satu

jalur komunikasi (Stephen Mueller, 2004).Jika rute pada tabel routing jarang digunakan atau telah melewati TTL (Time To Live) nya maka entry akan

expired (Hendrawan, 2010). Algoritma AODV

terinspirasi dari algoritma Bellman-Ford seperti DSDV. Rute dibentuk dengan proses route

discovery. Pada proses route discovery dilakukan

pengiriman paket RREQ oleh node sumber kepada

node tetangga dan paket RREP oleh node tujuan

kepada node tetangga menuju node sumber. Jika terjadi kerusakan pada link, maka akan dikirimkan paket route error ( RRER) secara unicast ke semua

forwarder (Dhaval K. Patel, 2010).

3. EXPECTED TRANSMISSION COUNT METRIC (ETX)

ETX adalah nilai prediksi keberhasilan pengiriman data dalam sebuah link. ETX dari rute adalah jumlah nilai ETX setiap link dalam sebuah

rute. Sebagai contoh, ETX dari rute tiga-hop dengan link yang sempurna adalah tiga; ETX dari rute

satu-hop dengan rasio pengiriman 50% adalah dua.

ETX dari setiap link dihitung dengan forward and

reverse delivery ratios. Forward delivery ratios( df)

adalah pengukuran probabilitas paket data berhasil tiba dipenerima. Reverse delivery ratios (dr) adalah probabilitas paket ACK yang berhasil diterima. Rasio pengiriman tersebut bisa

diukur seperti yang dijelaskan di bawah ini(Kamakshi, 2013). Nilai ETX dari setiap link dihitung dengan persamaan 1:

(1) ETX memiliki beberapa karakteristik penting: a. ETX didasarkan pada rasio pengiriman, yang

secara langsung mempengaruhi throughput. b. ETX mendeteksi dan tepat menangani

asymmetry dengan memasukkan loss ratios

disetiap arah.

c. ETX dapat menggunakan pengukuran rasio link

loss yang tepat untuk membuat keputusan antara

rute fine-grained.

d. ETX mampu menghilangkan rute dengan jumlah

hop banyak dan memiliki throughput rendah.

e. ETX cenderung untuk meminimalkan penggunaan spektrum dan memaksimalkan kapasitas sistem secara keseluruhan.

4. PARAMETER PENGUJIAN

Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Throughput, merupakan total jumlah packet

data yang diterima tiap detik oleh penerima. Semakin besar nilai throughput semakin baik.

Throughput dihitung dalam satuan kbps

(Wibisono, 2013).Perhitungan throughput

dapat dilakukan dengan persamaan 2.

throughput =

)

_

_

(

_

time

start

time

stop

size

packet





( 2 ) b. End-to-end delay, merupakan waktu yang

diperlukan mulai dari sebuah paket dikirimkan hingga paket tersebut diterima dan memberikan

acknowledgement kepada pengirim

paket(Wibisono, 2013). Semakin kecil nilai

end-to-end delay, maka semakin bagus

performa dari protokol tersebut. Perhitungan

end-to-end delay dapat dilakukan dengan

persamaan 3. end-to-end delay =





packet

recieved

paket

tempuh

waktu

_

_

_

( 3 )

c. Routing Overhead, merupakan total jumlah

paket yang di routing-kan berbanding dengan jumlah paket yang diterima oleh penerima.

Routing overhead ini dapat diperoleh dengan

cara menghitung banyaknya paket yang

di-routing dibagi dengan banyaknya paket yang

diterima oleh penerima(Wibisono, 2013). Perhitungan routing overhead dapat dilakukan dengan persamaan 4. routing overhead =

(%)

_

_





packet

recieved

pakcet

routing

( 4 ) d. Packet delivery ratio (PDR) adalah rasio antara

paket yang berhasil diterima oleh tujuan dengan paket yang dikirim oleh sumber(Pankaj Rohal, 2013). Secara matematis, dihitung dengan persamaan 5. PDR =

recieved

Packet

send

Packet

_

_

( 5 ) 5. SKENARIO PENGUJIAN

Untuk mengetahui kinerja protokol AODV yang telah dimodifikasi dengan ETX maka dilakukan beberapa sekenario pengujian. Pengujian dilakukan dengan menggunakan software simulator NS2. Setiap skenario pengujian penggunakan parameter konfigurasi jaringan ad hoc seperti ditunjukan pada tabel 1.

Tabel 1. Parameter konfigurasi jaringan adhoc pada software simulator NS2

Parameter Nilai

Channel type Wireless channel TX Power 0.28W

TX RX Gain 1 Posisi antena dari tanah 1.5m

Propagation model shadowing MAC layer IEEE 802.11B

Routing protocol AODV,AODV-ETX, Static route

Traffic model CBR, 100 byte

Total simulation time 0 - 100S dan 0-300s

Number of nodes 4 dan 25

Transmission range 250m

Rancangan skenario pengujian sebagai berikut: a. Skenario 1.

Pada skenario ini digunakan untuk mengecek apakah modifikasi AODV dengan metrik ETX (AODV-ETX) sudah berjalan. Indikasi keberhasilannya adalah rute yang dipilih tidak lagi sama dengan rute AODV, Namun rute yang dipilih akan sama dengan rute jalur terbaik yang

kita cek dengan teknik static route. Parameter penguji yang diukur dalam skenario ini adalah

throughput, end-to-end delay, routing overhead, packet delivery ratio (PDR). Protokol yang diuji

adalah protokol AODV, AODV-ETX, static

route. Setiap nilai parameter pengujian yang

diperoleh dari ke-3 protokol tersebut akan dibandingkan.Topologi yang digunakan dalam skenario ini masih sederhana, hanya dipakai 4

node dengan susunan topologi ditunjukkan pada

gambar 1. Node 0 bertindak sebagai node sumber dan node 3 bertindak sebagai node tujuan. Node sumber mengirimkan paket CBR dengan ukuran 1000byte/paket.

Gambar 1. Topologi skenario1

b. Skenario 2

Pada skenario ini digunakan untuk mengecek performa AODV yang dimodifikasi dengan metrik ETX (AODV-ETX) dengan topologi yang komplek. Parameter penguji yang diukur dalam skenario ini adalah throughput,

end-to-end delay, routing overhead, packet delivery ratio (PDR). Protokol yang diuji adalah

protokol AODV, AODV-ETX. Setiap nilai parameter pengujian yang diperoleh dari ke-2 protokol tersebut akan dibandingkan. Topologi yang dipakai bermodel grid dengan jumlah node 25 dan jarak natar node adalah 100 meter.

Node 0 bertindak sebagai node sumber dan

node 24 bertindak sebagai node tujuan. Node sumber mengirimkan paket CBR dengan ukuran 1000byte/paket. Topologi Skenario 2 ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Topologi skenario 2

6. HASIL DAN ANALISA SKENARIO 1

Dari hasil pengujian didapatkan grafik hubungan antara data AODV, AODV-ETX dan static route sebagai berikut.

a. Untuk mendapatkan rute pengiriman data dari

node 0 menuju node 3 yang paling bagus

dilakukan uji coba pengukuran throughput disetiap rute yang mungkin terbentuk. Rute dibuat dengan teknik routing static. Didapatkan table rute dan nilai throughput ditunjukan pada tabel 2.

Tabel 2. Tabel hasil pengujian nilai throughput disetiap route.

RUTE THROUGHPUT( kbps)

0-3 330,98

0-1-2-3 1023,12

0-1-3 387,1

0-2-3 681,76

Berdasarkan data dari tabel 2 bahwa rute 0-1-2-3 adalah rute yang paling bagus. Karena rute tersebut mampu mengirimkan data dengan kecepatan paling tinggi. Data throughput,

delay, PDR, dan overhead dari rute 0-1-2-3

digunakan sebagai pembanding data

throughput, delay, PDR, overhead yang

dihasilkan OADV dan AODV-ETX b. Grafik throughput hasil pengukuran topologi

skenario 1 ditunjukkan pada gambar 3.

Gamabar 3. Grafik throughput skenario1

c. Grafik end-to-end delay pengukuran topologi skenario 1 ditunjukkan pada gambar 4.

0 50 100 150 200 250 300 350 0 50 100 150 EN D -TO -E N D D EL A Y (ms ) WAKTU SIMULASI (s) AODV AODV-ETX STSTIC ROUTE

Gamabar 4. Grafik end-to-end delay skenario1

d. Grafik Overhead pengukuran topologi skenario 1 ditunjukkan pada gambar 5.

0 50 100 150 200 250 0 20 40 60 80 100 120 O V ER H EA D (% ) WAKTU SIMULASI (s) AODV AODV-ETX

Gamabar 5. Grafik Overhead skenario1

e. Grafik PDR pengukuran topologi skenario 1 ditunjukkan pada gambar 6.

Gamabar 6. Grafik PDR skenario1

Dari hasil pengujian skenario 1 yang ditunjukkan pada gambar diatas bahwa

performa AODV-ETX lebih bagus

dibandingkan dengan AODV. Hal ini ditunjukkan dengan nilai throughput naik 357,5% dan delay turun 85,5% . Karena mampu memilih rute yang memiliki

throughput yang besar maka AODV-ETX tidak

sering melakukan route discovery sehingga nilai overheadnya kecil ditunjukkan dengan persentase overhead rata-rata 3,7% . AODV mampu memilih rute yang stabil,hal ini ditunjukkan bahwa nilai throughput, delay, PDR, overhead AODV-ETX mendekati nilai milik rute yang dibuat dengan static roue

.Karena rute yang dipilih stabil berdampak data

yang dikirim oleh node 0 banyak yang bisa terkirim sampai node 3. Hal ini ditunjukkan dengan nilai PDR rata-rata adalah 89%.

7. HASIL DAN ANALISA SKENARIO 2

Dari hasil pengujian didapatkan grafik hubungan antar AODV, AODV-ETX dan static route sebagai berikut.

a. Grafik throughput hasil pengukuran topologi skenario 2 ditunjukkan pada gambar 7.

Gamabar 7. Grafik throughput skenario2

b. Grafik end-to-end delay pengukuran topologi skenario 2 ditunjukkan pada gambar 8.

Gamabar 8. Grafik end-to-end delay skenario2

c. Grafik overhead pengukuran topologi skenario 2 ditunjukkan pada gambar 9.

Gamabar 9. Grafik overhead Skenario2

d. Grafik PDR pengukuran topologi skenario 2 ditunjukkan pada gambar 10.

Gamabar 10. Grafik PDR skenario2

Dari hasil pengujian skenario 2 yang ditunjukkan pada gambar diatas bahwa performa AODV-ETX masih lebih bagus dibandingkan dengan AODV. Walaupun nilainya tidak sebagus pengujian skenario1. Nilai throughput, delay, PDR, overhead AODV-ETX dan AODV pada waktu pengujian 0-80s memiliki nilai yang sama. Artinya pada waktu pengujian 0-80s dimungkinkan menggunakan rute yang sama. Pada waktu pengujian ke-90-300s terlihat bahwa nilai

AODV-ETX dan AODV sudah mulai berbeda. Hal ini dimungkinkan protokol AODV-ETX telah mendapatkan rute baru yang memiliki kwalitas

link yang lebih bagus. Kenapa baru pada waktu

simulasi 90s? Dimungkinkan karena jumlah

node yang banyak maka link antar node juga

banyak dan menyebabkan perhitungan ETX total link lebih lama. AODV-ETX akan memakai rute paling terbaik diantara yang kurang baik terlebih dahulu untuk mengirimkan data dari node 0 menuju node 24.

Nilai overhead pada simulasi 0-80s sangat tinggi. Hal ini disebabkan karena rute yang dipilih AODV-ETX tidak stabil dibuktikan dengan nilai PDR yang sangat kecil hanya rata-rata 10%, rata-rata-rata-rata throughput 175 kbps, dan rata-rata delay 554ms. Sehingga sering melakukan proses route discovery. Seringnya melakukan proses route discovery

mengakibatkan nilai overheadnya besar dengan nilai rata-rata 418%.

Pada simulasi diatas 90s, performa AODV-ETX sudah mulai lebih bagus dibandingkan dengan AODV. Dibuktikan dengan nilai rata-rata throughput naik 71,6% , rata-rata-rata-rata

end-to-end delay turun 2,2%,rata-rata overhead turun

60,03% dan rata-rata PDR naik 71,7%.

8. KESIMPULAN DAN SARAN 8.1 Kesimpulan

Penelitian ini menghasilkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Modifikasi metrik pada protokol AODV dari perhitungan jumlah hop diganting dengan ETX menghasilkan performa lebih baik dari AODV biasa.

2. Pada skenario1 yang hanya menggunakan model topologi 4 node, AODV-ETX menghasilkan kestabilan rute yang ditunjukkan dengan peningkatan nilai rata-rata throughput 357,5% dan turunnya rata-rata end-to-end

delay sebesar 85,5%.

3. Pada pengujian skenario 1 nilai rata-rata

overhead AODV-ETX sangat kecil sebesar

3,7% dan rata-rata PDR sebesar 89%

4. Pada skenario 2 dengan model topologi grid 25

node dengan jarak antar node 100m. Performa

AODV-ETX masih lebih bagus dibandingkan dengan AODV, walaupun tidak sebagus skenario1.

5. Pada Skenario 2 performa AODV-ETX mulai lebih bagus pada waktu simulasi diatas 90s, yang ditunjukkan dengan naiknya nilai rata-rata throughput sebesar 71,6%, rata-rata-rata-rata

overhead turun 60,03%, rata-rata PDR naik

71,7%, rata-rata end-to-end delay turun 2,2%.

8.2 Saran

Saran yang dapat dilakukan untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Melakukan variasi jumlah node untuk mengetahui ketahanan performa AODV-ETX. 2. Melakukan pengujian AODV-ETX pada model

jaringan node bergerak. Untuk mengetahui ketahanan performa AODV-ETX pada model topologi dinamis.

3. Melakukan perhitungan nilai konsumsi energi pada setiap node.

PUSTAKA

Bhabani Sankar Gouda, A.K.D.a.K.L.N., 213. A Comprehensive Performance Analysis of Energy Efficient Routing Protocols in different traffic based Mobile Ad-hoc Networks. IEEE Autom.

Comput. Commun. Control Compress. Sens. IMac4s, p. 306 – 312.

Bulent Tavli, W.H., 2006. Mobile AD Hoc Networks

Energy-Efficient Real-Time Data

Communications. Springer.

Dhaval K. Patel, S.K.S.a.M.P.T., 2010. Performance Analysis of Reactive Routing Protocols with OSPF for IEEE 802.11s Wireless Mesh Network.

Springer-Verl. Berl. Heidelb, 70, p.276–280.

Hendrawan, I.S., 2010. MODIFIKASI PROSES ROUTE DISCOVERY PADA PROTOKOL ROUTING AODV DI JARINGAN WIRELESS AD HOC. Jurnal Penelitian Dan Pengembangan

Telekomunikasi IT Telkom, Vol. 15.

Kamakshi, S.H.a.M.B., 2013. Performance Analysis of ETX and ETT Routing Metrics Over AODV Routing Protocol in WMNs. Springer, pp.817-826.

Pankaj Rohal, R.D.P.D., 2013. Study and Analysis of Throughput, Delay and Packet Delivery Ratio in MANET for Topology Based Routing

Protocols (AODV, DSR and DSDV).

INTERNATIONAL JOURNAL FOR ADVANCE

RESEARCH INENGINEERING AND

TECHNOLOGY(IJARET), 1(2).

Roy, R.R., 2011. Handbook of Mobile Ad Hoc

Networks for Mobility Models. New York:

springer.

Stephen Mueller, R.P.T.D.G., 2004. Multipath Routing in Mobile Ad Hoc Networks:Issues and Challenges. Performance Tools and Applications

Verma, D.N.a.A., 2010. Performance Evaluation of Energy Consumption of Reactive Protocols under Self- Similar Traffic. IJCSC, 1(1), p.67– 71.

Wibisono, I.B.A.I.I.a.W., 2013. PEMILIHAN

NODE TETANGGA YANG HANDAL

DENGAN MEMPERHITUNGKAN SIGNAL STRENGTH DAN LINK QUALITY PADA

ZONE ROUTING PROTOCOL DI

LINGKUNGAN MANET. Jurnal ilmiah Ilmu